OptaPlanner - 把example運(yùn)行起來（運(yùn)行并淺析Cloud balancing）

Half 發(fā)布于2019-06-26 18:53 / 3127人閱讀

摘要：后來我用的示例可以正常運(yùn)行起來了。運(yùn)行示例我們選擇一個(gè)比較經(jīng)典的示例運(yùn)行一下看看。軟性要求任何一臺(tái)一旦有任務(wù)分配進(jìn)去，即表示該被占用，需計(jì)算這臺(tái)的成本。討論組屬于郵件列表，國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)可能較難訪問，需自行解決

經(jīng)過上面篇長(zhǎng)篇大論的理論之后，在開始講解Optaplanner相關(guān)基本概念及用法之前，我們先把他們提供的示例運(yùn)行起來，好先讓大家看看它是如何工作的。OptaPlanner的優(yōu)點(diǎn)不僅僅是提供詳細(xì)豐富的文檔，還為各種應(yīng)用場(chǎng)景提供豐富的示例，它的文檔里都是以幾個(gè)簡(jiǎn)單經(jīng)典的例子來說名各種功能特征和深層次概念的，例如Solver, Phase及Move等，以下我們就先把這些示例運(yùn)行起來，先看看整體的情況，下一往篇我們?cè)侔咽纠脑创a導(dǎo)進(jìn)Eclipse，拿一個(gè)簡(jiǎn)單經(jīng)典的示例，講解一下Optaplanner規(guī)劃引擎工作時(shí)需要哪些要素，它是如何工作的。

1.下載：

　　首先得把示例下載回來，大家到Optaplanner的官網(wǎng)就可以看到一個(gè)綠色的按鈕（見下圖），點(diǎn)擊它就可以下載了。它的版本更新非?？欤覀兙突?.6.0Final進(jìn)行講解。
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解壓：

下載回來的壓縮包“optaplanner-distribution-7.6.0.Final.zip”包含了Optaplanner的源碼、各種包（引擎自己的核心包及其依賴包）、說明文件和示例及其源碼。其中示例包括兩個(gè)版本，一個(gè)是基礎(chǔ)Swing的，也就是Java的Windows程序；另一個(gè)是基于Web的，以War包提供，需要自己部署Tomcat等App服務(wù)器來運(yùn)行。我們著重討論Swing版本的，因?yàn)樗恍枰覀儾渴餉pp服務(wù)器。如果以后大家有需要，我可以另寫一篇專門部署Web版本示例的文章詳細(xì)講解。打開壓縮包，里面的文件夾結(jié)構(gòu)如下圖：
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試運(yùn)行示例：

因?yàn)閴嚎s包中除了提供源碼，還提供了已編譯的包，只要在你系統(tǒng)中安裝好Java環(huán)境，就可以運(yùn)行起來，先看個(gè)究竟了。ps:java要1.8以上。

3.1：解壓示例文件：
你會(huì)看到一個(gè)包文件夾(binaries),一個(gè)源碼文件夾(sources),一個(gè)windows批處理命令文件(runExamples.bat)和一個(gè)Linux下運(yùn)行示例的Shell文件　　　　　　(runExamples.sh). 因?yàn)槲沂窃赪indows環(huán)境下運(yùn)行的，所以把binaries和runExamples.bat解壓出來放在同一文件夾即可，examples子文件夾中的目錄結(jié)構(gòu)如下圖。
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3.2 運(yùn)行示例:
如果windows下使用cmd不太熟悉的話，就按我下面的步驟操作.完成之后就可以看到它示例的真容了。示例程序是基于Swing做的，理論上通過里面的批處理文件就可以運(yùn)行起來，其實(shí)里面就是一些運(yùn)行jar包的命令,只不過它會(huì)有更多的功能，例如檢查當(dāng)前系統(tǒng)的JRE等等。不過中間有點(diǎn)小插曲，我使用7.6.0的示例運(yùn)行的時(shí)候，它報(bào)了一個(gè)slf4j找不到的異常，應(yīng)該是一個(gè)日志組件缺少了，我要看看它這個(gè)版本的更新記錄，看是否有相關(guān)的提示，否則我得聯(lián)系一下他們項(xiàng)目組的人才行。后來我用7.5.0Final的示例可以正常運(yùn)行起來了。

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通過鼠標(biāo)右鍵調(diào)出CMD

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運(yùn)行示例批處理文件
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多達(dá)18個(gè)示例，最簡(jiǎn)單的N王后問題，到復(fù)雜的車輛路線規(guī)劃問題.
7.5.0版本提供了18個(gè)示例，已經(jīng) 包含了幾乎所有Optaplanner規(guī)劃引擎具有的特性及應(yīng)用模式。但其實(shí)在他們的Github中提供了更多的示例，有興趣的同學(xué)可以關(guān)注一下Github上optaplanner項(xiàng)目的leader Geoffrey De Smit，他現(xiàn)在是Optaplanner項(xiàng)目的頭兒，也是Optaplanner的作者，10多年前他開發(fā)了Optaplanner，前些年他把它貢獻(xiàn)給了JBoss開源社區(qū)，任這個(gè)項(xiàng)目的頭兒。我在使用Optaplanner做項(xiàng)目的時(shí)候，他們的討論組上向他提過一些問題，他為人相當(dāng)nice且有耐心，給我解答了不少問題。

3.3 運(yùn)行示例：
　我們選擇一個(gè)比較經(jīng)典的Cloud balancing示例運(yùn)行一下看看。

先說明一下這個(gè)示例，這個(gè)示例是模擬在云端進(jìn)行進(jìn)程管理（或稱進(jìn)程調(diào)度，或稱任務(wù)調(diào)度吧），也就是進(jìn)程分配到不同的計(jì)算資源（也就是計(jì)算機(jī)）的方案，演示Optaplanner規(guī)劃引擎是如何在保證每個(gè)進(jìn)程都滿足運(yùn)行要求的情況下，以最節(jié)省成本的方式分配計(jì)算機(jī)資源的。

示例中有兩個(gè)主要實(shí)體概念 - 進(jìn)程(Process，下面跟著官方文檔稱Process吧, 可以理解為我們的程序，或任務(wù))和Computer(也就是我們理解的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器了)。每個(gè)Process有CPU速度,內(nèi)存大小和網(wǎng)絡(luò)帶寬三大要求。對(duì)應(yīng)地，每臺(tái)Computer也有一個(gè)固定的參數(shù)，表明該Computer可提供的CPU速度、內(nèi)存大小和帶寬；Computer另外還有一個(gè)屬性就是成本。也就是這臺(tái)電腦一但被使用了，就需要花費(fèi)成本去維護(hù)。這個(gè)示例的目標(biāo)是：給出一些Process和一些Computer，Optaplanner規(guī)劃引擎在對(duì)這些實(shí)體進(jìn)行對(duì)比運(yùn)算，將所有Process分配到指定的一臺(tái)Computer, 這個(gè)分配方案有兩個(gè)要求：

1.硬性要求： Process所分配到的Computer必然滿足CPU，內(nèi)存和帶寬三大要求要求。ps:當(dāng)多個(gè)Process被分配到同一個(gè)Computer時(shí)，它的CPU，內(nèi)存和帶寬資源占用是累加的，也就是說，當(dāng)臺(tái)Computer只有2G內(nèi)存，若已經(jīng)有一個(gè)內(nèi)存需求是1G的Process被分配在它上面，那后面可以再分配給它的Process，其內(nèi)存要求必然是1G以下的，因?yàn)檫@進(jìn)修這臺(tái)Computer還只剩下1G內(nèi)存了，CPU和帶寬也是同樣的分配規(guī)則。

軟性要求：任何一臺(tái)Computer一旦有任務(wù)分配進(jìn)去，即表示該Computer被占用，需計(jì)算這臺(tái)Computer的成本。Optaplanner規(guī)劃引擎需要找找出一個(gè)方案，在滿足了第1點(diǎn)的硬性要求的前提下，令到這所有被占用的Computer的成本加起來盡量小(為什么不能說最小呢？因?yàn)檫@是一個(gè)NPC問題，不一定可以找到成本最小的，也就是說不一定能找到最佳方案的，詳情參考本系列文章中，關(guān)于規(guī)則問題與NP, NPC問題的篇章).

　　下圖是我進(jìn)入這個(gè)示例后，選擇了9個(gè)Processes分配到3臺(tái)Computers上的示例。Optaplanner的示例程序都提供這些示例的相關(guān)數(shù)據(jù)，只要選擇就可以了，所以還是比較貼心的，但我們自己做項(xiàng)目過程中，去生成、處理這些數(shù)據(jù)的工作量，就點(diǎn)了系統(tǒng)的不少比例了。

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Cloud balancing示例中Process與Computer信息
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每個(gè)Process對(duì)計(jì)算資源的要求
3.4. 運(yùn)行并解讀示例：
點(diǎn)擊頂端的Solve按鈕，引擎就開始工作，它會(huì)不斷嘗試不同的組合方案（這是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，涉及到中種搜索算法Tabu，模擬退火等），找到既滿足Process對(duì)CPU、內(nèi)存和帶寬的要求，且所使用的所有Computer中，成本加起來盡量小。下面就是運(yùn)行了一段時(shí)間之后，9個(gè)Process分配到了兩個(gè)Computer的情況。所得的方案的好壞，是通過評(píng)分來實(shí)現(xiàn)的，關(guān)于評(píng)分，可以查看后面Optaplanner規(guī)劃引擎關(guān)于分?jǐn)?shù)方面的文章。

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運(yùn)行結(jié)果，以硬分?jǐn)?shù)(反映資源敏合度)和軟分?jǐn)?shù)(反映成本)組成。
　　好了，到目前為止我們已經(jīng)初成功能運(yùn)行起了它的示例，大家也可以嘗試一下其它示例，各個(gè)示例的背景，可以到Optaplanner官網(wǎng)關(guān)于示例的章節(jié)中查看。我在后面的文章中，也會(huì)找?guī)讉€(gè)具代表性的示例進(jìn)行翻譯。

在下一篇，我們就要用這個(gè)示例的源碼生成Eclipse中項(xiàng)目，好讓大家可以更深入具體了解Optaplanner的實(shí)現(xiàn)。

謝謝。

End.

Optaplanner開源規(guī)劃引擎地址：www.optaplanner.org

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